第3章 液壓泵和液壓馬達(dá)

1、第第3 3章章 液壓泵和液壓馬達(dá)液壓泵和液壓馬達(dá)l液壓泵和液壓馬達(dá)概述液壓泵和液壓馬達(dá)概述l齒輪泵齒輪泵l葉片泵葉片泵l柱塞泵柱塞泵l液壓泵的選用液壓泵的選用l液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)3.1.1 3.1.1 液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理3.1.2 3.1.2 液壓泵和液壓馬達(dá)的分類液壓泵和液壓馬達(dá)的分類3.1 3.1 液壓泵和液壓馬達(dá)概述液壓泵和液壓馬達(dá)概述3.1.3 3.1.3 液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流量液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流量3.1.4 3.1.4 液壓泵和液壓馬達(dá)的功率和效液壓泵和液壓馬達(dá)的功率和效率率條件：條件：1.具有若干個(gè)容具有若干個(gè)容積不斷變化的

2、密積不斷變化的密封工作腔封工作腔; ;2.油箱油液絕對(duì)油箱油液絕對(duì)壓力壓力大氣壓力；大氣壓力；3.具有配流機(jī)構(gòu)。具有配流機(jī)構(gòu)。Home3.1.1 3.1.1 液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理1.根據(jù)泵的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)泵的結(jié)構(gòu)形式液壓泵液壓泵齒輪泵齒輪泵 葉片泵葉片泵 柱塞泵柱塞泵單作用葉片泵單作用葉片泵雙作用葉片泵雙作用葉片泵軸向柱塞泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵徑向柱塞泵內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵3.1.2 3.1.2 液壓泵和液壓馬達(dá)的分類液壓泵和液壓馬達(dá)的分類2.根據(jù)泵輸出油液體積是否可調(diào)根據(jù)泵輸出油液體積是否可調(diào)變量泵變量泵定量泵定量泵3.1.2 3.1

3、.2 液壓泵和液壓馬達(dá)的分類液壓泵和液壓馬達(dá)的分類3.按使用壓力按使用壓力中壓中壓中高壓中高壓高壓高壓低壓低壓 8MPa8 16 MPa1625 MPa 25MPaHome1. 壓力壓力 工作壓力工作壓力 (p)泵實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力。泵實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力。（克服外荷載需要壓力）（克服外荷載需要壓力）n 額定壓力額定壓力 (pn)n最高允許壓力最高允許壓力 (p max )最大工作壓力最大工作壓力 泵在短時(shí)間內(nèi)允許超載使用的極限壓力。泵在短時(shí)間內(nèi)允許超載使用的極限壓力。 如果如果p pn 即泵過載即泵過載p p n p max 3.1.3 3.1.3 液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流

4、量液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流量2. 排量和流量排量和流量 排量排量 ( V ) 在沒有泄漏的情況下，泵每轉(zhuǎn)一周所排出在沒有泄漏的情況下，泵每轉(zhuǎn)一周所排出 的液體的體積。的液體的體積。n理論流量理論流量 ( qt ) 不考慮泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)所排出不考慮泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)所排出 液體的體積。液體的體積。 qt = Vn3.1.3 3.1.3 液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流量液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流量2. 排量和流量排量和流量n實(shí)際流量實(shí)際流量 ( q )n額定流量額定流量 (qn )q = qt-q指泵工作時(shí)實(shí)際輸出的流量。指泵工作時(shí)實(shí)際輸出的流量。 泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)和額

5、定壓力下輸出的實(shí)際流量。泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)和額定壓力下輸出的實(shí)際流量。 q qn qt 3.1.3 3.1.3 液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流量液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量和流量 輸入功率輸入功率1) 液壓泵的功率液壓泵的功率n輸出功率輸出功率( Po )( Pi )電動(dòng)機(jī)的輸出功率電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pi = Ti = 2n TiPo=pq p (Pa) ; q(m3/s); Po(W)若忽略能量損失，則若忽略能量損失，則Po = Pi 實(shí)際上有能量損失實(shí)際上有能量損失 Po 1，兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合時(shí)，兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合時(shí)，兩對(duì)輪齒和前后泵蓋形成兩對(duì)輪齒和前后泵蓋形成 一個(gè)封閉容積，一個(gè)封閉容積，且大小

6、發(fā)生變化。且大小發(fā)生變化。外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)上存在的問題外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)上存在的問題產(chǎn)生結(jié)果：產(chǎn)生結(jié)果：V V封封p p高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動(dòng)，同時(shí)損耗增大，油使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動(dòng)，同時(shí)損耗增大，油液發(fā)熱。液發(fā)熱。V V封封p p形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動(dòng)形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動(dòng)噪聲、汽蝕等噪聲、汽蝕等消除困油的方法：消除困油的方法：原則：原則： V V封封， 通通壓油腔壓油腔V V封封， 通通吸油腔吸油腔隔開吸壓油口隔開吸壓油口 在兩側(cè)泵蓋上開卸荷槽，將卸荷槽向吸油在兩側(cè)泵蓋上開卸

7、荷槽，將卸荷槽向吸油腔側(cè)偏移。腔側(cè)偏移。方法：方法：( () ) 困油困油( () ) 徑向不平衡力徑向不平衡力液體沿圓周分布規(guī)律：液體沿圓周分布規(guī)律：從高壓腔到低壓腔，壓力沿從高壓腔到低壓腔，壓力沿齒輪圓周逐齒分級(jí)降低。齒輪圓周逐齒分級(jí)降低。 p p，徑向不平衡力增大。，徑向不平衡力增大。結(jié)果：結(jié)果：軸承壽命，還可能使齒輪軸彎曲，導(dǎo)致齒頂與泵體軸承壽命，還可能使齒輪軸彎曲，導(dǎo)致齒頂與泵體摩擦加劇，使泵不能正常工作。摩擦加劇，使泵不能正常工作。加速軸承磨損，降低加速軸承磨損，降低改善措施：改善措施： 1 1） 縮小壓油口，以減小壓力油作用面積；縮小壓油口，以減小壓力油作用面積；2 2） 適當(dāng)增

8、大徑向間隙。適當(dāng)增大徑向間隙。( () )泄漏泄漏n端面泄漏端面泄漏* * : :n齒側(cè)泄漏齒側(cè)泄漏 : :n徑向泄漏徑向泄漏 : : 占齒輪泵總泄漏量的占齒輪泵總泄漏量的 20%25% 5% 齒輪泵存在間隙齒輪泵存在間隙 p q 75%80% 提高外嚙合齒輪泵壓力的方法提高外嚙合齒輪泵壓力的方法減小徑向力減小徑向力 增大軸與軸承剛度增大軸與軸承剛度 *自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙 可采用如下方法可采用如下方法 3.3.1 3.3.1 單作用葉片泵單作用葉片泵3.3.2 3.3.2 雙作用葉片泵雙作用葉片泵 3.3 3.3 葉片泵葉片泵3.3.3 3.3.3 外反饋限壓式變量葉片泵外反饋限

9、壓式變量葉片泵葉片泵在機(jī)床液壓系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣葉片泵在機(jī)床液壓系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、瞬間流量脈泛它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、瞬間流量脈動(dòng)微小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、使用壽命長(zhǎng)等動(dòng)微小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、吸油性能差、優(yōu)點(diǎn)，但也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、吸油性能差、對(duì)油液污染比較敏感等缺點(diǎn)。對(duì)油液污染比較敏感等缺點(diǎn)。葉片泵一般按每轉(zhuǎn)吸壓油次數(shù)，分為單葉片泵一般按每轉(zhuǎn)吸壓油次數(shù)，分為單作用（變量葉片泵）和雙作用（定量葉片作用（變量葉片泵）和雙作用（定量葉片泵）兩種泵）兩種 3.3 3.3 葉片泵葉片泵葉片泵結(jié)構(gòu)3.3.1 3.3.1 單作用葉片泵單作用葉片泵單

10、作用葉片泵的流量計(jì)算單作用葉片泵的流量計(jì)算1） 排量排量2） 流量流量 4ReiqVnBn理論流量：理論流量：4ReivvqqBn實(shí)際流量：實(shí)際流量：ReBereRBzVVzV4)()(21)(2221單作用葉片泵的特點(diǎn)單作用葉片泵的特點(diǎn)1.1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸壓油轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸壓油 各一次。各一次。 稱單作用式稱單作用式 2. 2. 吸壓油口各半，徑向力吸壓油口各半，徑向力 不平衡不平衡 稱非平衡（非卸荷式）稱非平衡（非卸荷式）3.3.改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心可改變流量。改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心可改變流量。5.5.泵內(nèi)葉片數(shù)越多泵內(nèi)葉片數(shù)越多, ,流量脈動(dòng)率越小。葉片流量脈動(dòng)率越小。葉片應(yīng)應(yīng)

11、取奇數(shù)，一般為取奇數(shù)，一般為1313到到1515。 4.4.壓油腔和吸油腔處的葉片的底部是分別和壓油壓油腔和吸油腔處的葉片的底部是分別和壓油 腔及吸油腔相通腔及吸油腔相通 。3.3.1 3.3.1 雙作用葉片泵雙作用葉片泵雙作用葉片泵的流量計(jì)算雙作用葉片泵的流量計(jì)算 1 1） 排量排量 葉片每伸縮一次，葉片每伸縮一次，每?jī)扇~片間油液的排出量為每?jī)扇~片間油液的排出量為結(jié)論結(jié)論：1) qt = f(幾何參數(shù)、幾何參數(shù)、 n)2） n = C, qt = C 雙作用葉片泵為定量泵雙作用葉片泵為定量泵 2） 流量流量V V= V密密max-V密密min =/2(=/2(R2 2- -r2 2) )Bq

12、= qtv=2(R2-r2)Bnv 排量排量V V = 2 = 2z zV V= = 2(2(R2 2- -r2 2) )Bqt= Vn=2(R2-r2)Bn雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)(1) 1. 配油盤配油盤 1 1，33壓油窗口壓油窗口 2 2，44吸油窗口吸油窗口 cc環(huán)形槽環(huán)形槽雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(2)(2)2.定子曲線定子曲線四段圓弧和四段過渡曲線四段圓弧和四段過渡曲線阿基米德螺旋線阿基米德螺旋線組成組成:過渡曲線確定的原則：過渡曲線確定的原則：(1) 保證葉片貼緊在定子內(nèi)表保證葉片貼緊在定

13、子內(nèi)表面上；面上；(2)使葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)使葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度和加速度的變化均勻；速度和加速度的變化均勻；(3)使葉片對(duì)定子的內(nèi)表面的沖使葉片對(duì)定子的內(nèi)表面的沖擊盡可能小。擊盡可能小。通常選用的通常選用的過渡曲線：過渡曲線：“等加速一等減速等加速一等減速”曲線曲線高次曲線高次曲線雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(3)(3)3.葉片傾角葉片傾角壓力角：壓力角： 定子對(duì)葉片的法向反力定子對(duì)葉片的法向反力FN N與與 葉片運(yùn)動(dòng)方向的夾角。葉片運(yùn)動(dòng)方向的夾角。傾角：傾角：葉片與徑向半徑的夾角。葉片與徑向半徑的夾角。葉片泵的葉片傾角一般取為葉片泵的葉片傾角一般取為1014。

14、FN N 分解分解FT T=FN Nsin垂直于葉片，增大了垂直于葉片，增大了摩擦，且易使葉片折斷摩擦，且易使葉片折斷 Fp p =FN Ncos和葉片底部液壓力平和葉片底部液壓力平衡衡 提高雙作用葉片泵壓力的措施提高雙作用葉片泵壓力的措施葉片底部葉片底部通壓力油通壓力油在壓油區(qū)，頂部和底部壓力平衡在壓油區(qū)，頂部和底部壓力平衡 在吸油區(qū)，頂部低壓，底部高壓，在吸油區(qū)，頂部低壓，底部高壓，致使葉片作用于定子表面的力很大，致使葉片作用于定子表面的力很大，使使 磨損加劇，壽命降低磨損加劇，壽命降低 Go提高雙作用葉片泵壓力的措施提高雙作用葉片泵壓力的措施( (續(xù)續(xù)) )(1)減小作用在葉片底部的油液

15、壓力減小作用在葉片底部的油液壓力(2)減小葉片底部承受壓力油作用的面積減小葉片底部承受壓力油作用的面積 通過阻尼孔或減壓閥減小吸油口油液的壓力通過阻尼孔或減壓閥減小吸油口油液的壓力 子母葉片子母葉片11母葉片母葉片22子葉片子葉片33轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子44定子定子55葉片葉片階梯葉片階梯葉片提高雙作用葉片泵壓力的措施提高雙作用葉片泵壓力的措施( (續(xù)續(xù)) )(3)使葉片頂端和底部的液壓作用力平衡使葉片頂端和底部的液壓作用力平衡 Home1 1，22葉片葉片33定子定子44轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子雙葉片結(jié)構(gòu)雙葉片結(jié)構(gòu)葉片裝彈簧葉片裝彈簧3.3.3 3.3.3 外反饋限壓式變量葉片泵外反饋限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵的

16、應(yīng)用限壓式變量葉片泵的應(yīng)用 執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要有快、慢速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要有快、慢速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合 如：組合機(jī)床進(jìn)給系如：組合機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退等快退等 快進(jìn)或快退：用快進(jìn)或快退：用AB段段 工進(jìn)：工進(jìn)： 用用BC段段 3.4.1 3.4.1 徑向柱塞泵徑向柱塞泵3.4.2 3.4.2 軸向柱塞泵軸向柱塞泵 3.4 3.4柱塞泵柱塞泵按柱塞排列方式按柱塞排列方式 徑向柱徑向柱塞泵塞泵軸向柱塞軸向柱塞泵泵閥配流式閥配流式軸配流式軸配流式直軸式直軸式 斜軸式斜軸式 3.4 3.4 柱塞泵柱塞泵特征：特征：各柱塞排列在傳動(dòng)軸半徑方向，即柱塞中心線垂直各柱塞排列在傳動(dòng)軸半徑方

17、向，即柱塞中心線垂直于傳動(dòng)軸中心線于傳動(dòng)軸中心線 象。象。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：定子、轉(zhuǎn)子、柱塞、配油軸等定子、轉(zhuǎn)子、柱塞、配油軸等 1 1柱塞柱塞 2 2缸體缸體 3 3襯套襯套 4 4定子定子 5 5配油軸配油軸3.4.1 3.4.1 徑向柱塞泵徑向柱塞泵3.4.1 3.4.1 徑向柱塞泵徑向柱塞泵3.4.2 3.4.2 軸向柱塞泵軸向柱塞泵直軸式軸向直軸式軸向柱塞泵構(gòu)造柱塞泵構(gòu)造特征：特征： 柱塞軸線平行或傾斜于缸體的軸線柱塞軸線平行或傾斜于缸體的軸線 組成：組成： 配油盤、柱塞、缸體、傾斜盤等配油盤、柱塞、缸體、傾斜盤等 3.4.2 3.4.2 軸向柱塞泵軸向柱塞泵直軸式軸向柱塞直軸式軸向柱塞泵

18、泵結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖軸向柱塞泵的排量和流量軸向柱塞泵的排量和流量s= =Dtantan 柱塞的行程柱塞的行程: : V=d2/4 Dtanz排量排量: : q=d2 2/4/4Dtanz nv v泵的實(shí)際泵的實(shí)際輸出流量輸出流量: : 大小變化，流量大小變化大小變化，流量大小變化 方向變化，輸油方向變化方向變化，輸油方向變化 軸向柱塞泵可作為雙向變量泵軸向柱塞泵可作為雙向變量泵 直軸式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直軸式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主體結(jié)構(gòu)：主體結(jié)構(gòu)：主要由斜盤、柱塞、缸體、配油盤和傳動(dòng)軸主要由斜盤、柱塞、缸體、配油盤和傳動(dòng)軸等組成。等組成。滑靴結(jié)構(gòu)滑靴結(jié)構(gòu)和斜盤接觸為面接觸，大大降和斜盤接觸為面接觸，大

19、大降低了磨損。（低了磨損。（動(dòng)畫動(dòng)畫） 柱塞頭部柱塞頭部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 球形頭部球形頭部和斜盤接觸為點(diǎn)接觸，接觸應(yīng)和斜盤接觸為點(diǎn)接觸，接觸應(yīng)力大，易磨損。力大，易磨損。 （如圖如圖）回程裝置回程裝置 回程彈簧，回程盤，鋼球回程彈簧，回程盤，鋼球變量機(jī)構(gòu)變量機(jī)構(gòu) 手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)（如圖）手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)（如圖）手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)（如圖）手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)（如圖） 滑靴的靜壓支承原理圖滑靴的靜壓支承原理圖Home手動(dòng)變量伺服機(jī)構(gòu)手動(dòng)變量伺服機(jī)構(gòu)Home斜軸式軸向柱塞泵工作原理斜軸式軸向柱塞泵工作原理 3.5 3.5 液壓泵的選用液壓泵的選用 選擇液壓泵的原則是選擇液壓泵的原則是:根據(jù)主機(jī)工根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的況、功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的要求要求,首先確定液壓泵的類型